改进的主元分析法在连铸结晶器过程监测中的应用

将改进的主元分析(PCA)方法应用于连铸结晶器的过程监测.基于板坯连铸结晶器摩擦力实测数据进行仿真分析,结果表明,改进的PCA避免了Q统计量的保守性,从而能够更有效地识别过程故障与工况改变引起的T2统计量的变化.与传统的PCA方法相比,改进PCA具有更强的故障检测能力.     

基于CHMM的TE过程在线故障检测

随着工业过程的规模和复杂程度的增加,对于过程安全性和可靠性的要求进一步提高.为了准确及时地检测设备故障,提出了一种基于连续隐马尔可夫模型(CHMM)的在线故障检测方法.采用主元分析(PCA)方法对过程变量数据进行特征提取,利用变长度滑动窗口技术跟踪动态数据,并提出了一个新的实时统计量作为在线故障检测的量化指标,结合实时阈值实现了CHMM的在线故障检测.将该方法应用于田纳西-伊斯曼(TE)化工过程,并与基于PCA和动态主元分析(DPCA)方法的故障检测结果进行比较,能够较准确地检测到故障,验证了该方法的有效性.     

PCA在非线性系统传感器故障检测和重构中的应用

由于主成分分析(PCA)方法是一种线性算法,基于PCA的故障检测方法若直接运用于非线性系统的传感器故障检测和重构,会导致明显的故障误报和数据重构错误。为了使基于PCA的传感器故障检测和重构方法适用于非线性较严重的热工过程,对该方法进行了有效的改进。应用不同负荷下的历史数据,分别建立机组不同负荷下的局部PCA模型,再根据机组当前实际运行负荷选择相应的PCA模型进行传感器故障检测和重构,并结合相邻负荷PCA模型的计算结果进行数据融合,从而进一步提高了故障检测的准确性和重构精度。理论分析和现场实际应用表明,该算法能够对非线性较为严重的电厂热工过程进行精确的传感器故障检测和重构。     

基于广义互熵主元分析的故障检测方法

针对实际化工过程会受到不同程度非高斯扰动影响的问题,提出一种基于广义互熵主元分析的故障检测方法。从重构误差的角度出发,考虑过程的非高斯性,采用广义互熵准则构建PCA模型,利用核密度估计法确定故障检测指标的控制限。将所提出的方法用于田纳森-伊斯曼过程进行故障检测,并与基于传统PCA的故障检测方法和基于核PCA的故障检测方法进行对比。由田纳森-伊斯曼过程21种故障检测结果可知,本文所提出的广义互熵PCA在处理非高斯系统的故障检测方面表现出良好的性能,即有较低的误报率和漏报率。     

基于PCA和RBF神经网络的石化装置故障监测与诊断

为了从石化装置大量工艺监测数据中提取有效的故障特征信息,及时地发现故障并准确地识别故障原因,提出了一种基于PCA和RBF神经网络的故障监测与诊断方法。首先获取工况样本,建立PCA模型,降维提取统计特征;设定正常工况SPE统计量阈值,建立在线工况SPE统计量,由此进行故障监测。然后对故障样本进行PCA降维,构建多个RBF神经网络模型,用以实施在线故障诊断,识别故障原因。最后把某石化公司气体分馏装置脱异丁烷单元作为实例,采用Uni Sim Design软件对该单元进行过程动态模拟,获得工况监测样本,建立了故障监测与诊断模型。研究结果表明,所提出的方法不仅能有效地对工况进行状态监测,而且能快速和准确地诊断故障。     

基于ICA-PCA和Lasso的过程故障诊断

为了解决复杂工业过程中变量多,难以判断引起故障的主要异常变量的问题,提出一种基于ICA-PCA(独立成分分析和主成分分析)算法和Lasso(最小绝对收缩和选择算子)回归算法的过程故障检测与诊断的集成模型.首先,建立ICA-PCA模型提取数据的高斯信号和非高斯信号,构造相关统计量实现在线故障检测;然后,基于ICA-PCA模型获得的过程状态及故障信息,进一步构造基于Lasso回归算法的故障诊断模型,实现故障发生时的主要异常变量的定位和选择;最后,利用Matlab进行了TE(田纳西-伊斯曼)过程的数值仿真实验,并与已有故障诊断方法分布式PCA贡献图法进行比较,结果表明所提出的方法是有效的.     

基于动态核PCA的复杂废水处理过程在线故障检测

为了克服废水处理过程具有较强的非线性及动态特性,研究了基于主成分分析(principal component analysis,PCA)的在线故障检测.首先在PCA的基础上引入核函数,构造核主成分分析(kernel principal component analysis,KPCA)来优化模型结构,再通过嵌入动态模型来构造动态核主成分分析方法(DKPCA),最后对废水处理过程进行在线故障检测.基于某造纸厂废水数据,构建了偏移故障、漂移故障及精度下降故障,并进行仿真.研究结果表明,在偏移故障条件下,相较于PCA和KPCA方法,DKPCA的平方预测误差故障检测率分别提升了96.96％和87.87％,且在漂移故障条件下检测的灵敏度也有明显提升,验证了在废水时变性过程中DKPCA方法在线故障检测的有效性.     

基于PCA的氧化铝蒸发系统故障检测

针对氧化铝蒸发系统结构复杂、物理模型难以搭建、大量数据得不到合理利用的问题,提出了基于主成分分析(PCA)的故障检测方法和直观的故障分离方法.通过对氧化铝蒸发系统进行深入分析,对系统故障进行分类,并在仿真模型中建立了不同的故障类型模型.最后,基于对氧化铝蒸发故障进行模拟得到的故障数据,给出了在氧化铝蒸发过程故障检测中的实例,验证了PCA方法的可行性.     

基于PCA-SVDD的冷水机组故障检测方法

分析了基于PCA-SVDD方法的冷水机组故障检测效率,结合PCA和SVDD方法的优点,提出了一种基于PCA-SVDD的冷水机组故障检测方法.通过PCA将正常数据所在的测量空间分解为主元子空间和残差子空间,取正常数据的残差子空间得分矩阵作为目标类数据建立SVDD模型,利用RP-1043中冷水机组实验数据验证故障检测性能,并与传统PCA和SVDD冷水机组故障检测结果进行对比.结果表明:PCA-SVDD方法可用于冷水机组故障检测,进一步提高了故障检测能力,且故障检测结果整体优于传统SVDD和PCA方法;用于冷水机组常见的故障检测,获得了较高的冷水机组故障检测效率.此方法有利于及早发现故障,减少损失,对小幅故障检测效率的提高尤为明显.     

统计过程监控综述

在介绍过程监控主要内容及方法的基础上,归纳分析了统计过程监控的发展,详细阐述了传统的PCA、PCR、PLS、FDA、HMM和几种改进的PCA方法.指出,将人的经验和专家知识融入到PCA统计过程监控,提高PCA的故障检测、隔离能力,完善故障诊断与评价能力,将是一个有价值的研究方向.     

一种基于RBF神经网络的传感器故障诊断方法

针对传感器故障，提出了一种基于RBF神经网络的集成故障诊断方法，用RBF神经网络建立传感器故障模型，对系统的状态和故障参数进行在线估计，然后将故障参数与修正的Bayes分类算法（MB算法）相结合，进行传感器故障在线检测、分离和估计。对连续搅拌釜式反应器（CSTR）的仿真结果表明，该集成故障诊断方法能够对多重传感器进行故障进行快速准确的分离和估计，并对传感器故障具有容错性。     

改进PCA及其在真空自耗炉故障诊断中的应用

针对过程变量呈均值阶段性变化的一类生产过程,提出了一种新的主成分分析(PCA)故障诊断方法.该方法通过高通滤波对过程变量进行状态变换,扩展系统,然后采用主成分分析方法对扩展系统进行统计建模,并基于该模型进行过程监测和故障诊断.该方法可以克服普通主成分分析不能消除均值变化对所建模型的负面影响,进而提高故障诊断的鲁棒性和灵敏性.将提出的方法在真空自耗电弧炉中进行应用研究,冷却水泄漏故障诊断结果表明,提出的方法是有效的.     

Combination Method of Principal Component Analysis and Support Vector Machine for On-line Process Monitoring and Fault Diagnosis

IntroductionOn-line process monitoring and fault diagnosis are keyfactor to ensure product quality and operation safety .Inlastdecade research, the approach of fault detection anddiagnosis could be classified into three categories[1 ,2]:methods based on causal models , methods based onknowledge and methods based on multivariate statistics .Forthe model method ,it is difficult toidentify model parametersand esti mate model states , especially for complex chemicalprocess ; whereas for knowledge …     

基于重构贡献的双容水箱故障诊断方法

针对流程工业过程中变量数据众多,变量间耦合性强,常规主元分析法对于故障数据的分离存在一定局限性,提出了基于主元分析和重构贡献的双容水箱系统故障检测与诊断方法,介绍了一种基于SPE和T2统计量的综合评价指标,定义了重构贡献统计量,分析了重构贡献法的故障诊断性能,利用重构贡献法与传统贡献法进行对比诊断实验研究,并验证了重构贡献法故障诊断的有效性。     

基于主成分分析的建筑空调系统传感器故障检测

在已经建立的建筑空调系统仿真器的基础上,针对系统的温度、湿度、流量传感器提出了一种基于主成分分析的传感器故障诊断方法.该方法根据系统正常的历史运行数据建立数理统计模型,通过传感器实际测量数据与正常数据阵在故障子空间投影的比较,对传感器的故障进行检测.仿真试验表明,该方法能够诊断出固定偏差和漂移故障,为进一步研究传感器的故障诊断提供了必要的基础.     

基于传感器最优配置的故障检测观测器设计

提出一种基于传感器最优配置的故障检测观测器设计方法．针对线性时不变动态系统，给出了故障检测观测器设计问题以及基于传感器最优配置的故障检测观测器设计问题的描述．通过最优地选择测量变量，使满足系统测量成本最低的情况下，达到对故障具有尽可能大的灵敏度，而同时对未知输入信号的影响具有尽可能强的鲁棒性目标．仿真算例说明了设计方法及算法的有效性．     

Multi-PCA模型过程监测方法

为了研究具有大量高度相关的过程变量的非线性系统的故障诊断问题,提高用于故障检测和诊断的PCA模型的精度,提出一种基于多PCA模型的方法.设计的基于超椭球面的分类规则用来对过程数据分类,建立的多PCA模型用于过程监测,SOFM网络用于故障诊断.发酵过程中的仿真结果表明,多PCA模型方法能确定合理的受控限,提高了过程监测的精度,验证了方法的可行性和有效性.     

基于PCA与神经网络的雷达故障组合诊断方法

针对目前单一诊断方法的缺陷,提出了一种基于主元分析方法(PCA)和神经网络的组合故障诊断方法.利用多PCA来监测雷达状态,在雷达状态异常时再通过分析变量贡献率来确定故障部位,最终采用神经网络进行故障诊断.仿真实验了该方法的有效性.     

裂解炉传感器故障的检测和诊断

研究了综合运用非线性PLS和模糊逻辑的故障检测与诊断方法，并在此基础上，利用大型工业裂解炉现场数据构造了裂解炉传感器集成故障检测系统。应用结果表明，以此方法构成的传感器故障诊断系统可信度较高，且具有良好的实用性和鲁棒性。